JP4749932B2 - 電動遮断機用減速機 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の踏切や道路のゲートなどに設置する電動遮断機に利用する減速機に関するものである。

従来、この種の電動遮断機では、遮断腕を起立させたり倒伏させたりする際に遮断腕の自重に応じた高い回転トルクを必要とするため、例えば下記特許文献１に示すように、遮断機ボックス内に取り付けられた電動モータの回転が遮断駆動機構を介して減速されて遮断腕に伝達されていた。
実公平７−１９９４６号公報

上記電動遮断機においてより一層の高トルクを得るために上記電動モータの回転を上記遮断駆動機構に対し減速機を介して伝達してより一層高い減速比で遮断腕に伝達する場合、その減速機において出力軸を支持するケースには高減速比による高トルクが生じて曲げモーメントが発生するため、その曲げモーメントに応じてケースに剛性を持たせる必要が
あり、ひいてはケースを含む電動遮断機用減速機の全体を大型化しなければならない。また、遮断腕を起立させたり倒伏させたりする際にその動作を小さい駆動力により行なうために、遮断腕の自重に釣り合わせたバランスウェート等の操作補助機構を必要とする場合、その操作補助機構のスペースの確保により、ケースを含む電動遮断機用減速機の全体をより一層大型化しなければならない。特に、停電時等の非常時に遮断腕を手動により起立させたり倒伏させたりする際には電動遮断機用減速機内の回転抵抗により比較的大きな操作力を必要としていた。

この発明は、ケースを含む電動遮断機用減速機の全体を小型化することを目的としている。また、停電時等の非常時に遮断腕を手動により起立させたり倒伏させたりする際に比較的軽い力で操作するとともに、遮断腕をその自重により倒伏させることを可能にすることも目的としている。

後記実施形態の図面（図１〜４）の符号を援用して本発明を説明する。
請求項１の発明にかかる電動遮断機用減速機は、下記のように構成されている。
この電動遮断機用減速機１においては、ケース４内で、電動モータ３の回転が入力される入力軸１６と、遮断腕４１を往復回動させる遮断駆動機構３７に連動する出力軸１９と、この入力軸１６に支持した入力歯車１８に噛み合う中間歯車２９を支持した中間軸２６と、この出力軸１９に支持した出力歯車２２に噛み合う中間歯車３５を支持した中間軸３１とを設けている。前記入力軸１６の回転中心線１６ａと出力軸１９の回転中心線１９ａと中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａとを互いに平行に配置している。前記ケース４を取り付けて固定する際の固定基準面Ｐ（ケース４の取付位置を通り且つ出力軸１９の回転中心線１９ａに平行な想定面）に対するこの出力軸１９の回転中心線１９ａの距離Ｌ１９は、この固定基準面Ｐに対するこの入力軸１６の回転中心線１６ａの距離Ｌ１６よりも小さく設定されているとともに、この固定基準面Ｐに対するこの中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａの距離Ｌ２６，Ｌ３１よりも小さく設定されている。

請求項１の発明では、減速比Ｒが最大になるために最大トルクが発生する出力軸１９の回転中心線１９ａを入力軸１６の回転中心線１６ａや中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａよりも固定基準面Ｐに近付けたので、出力軸１９で発生する最大トルクにより固定基準面Ｐに生じる曲げモーメントを抑制することができる。従って、その曲げモーメントの抑制分だけケース４の剛性を小さくしてケース４を含む遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記固定基準面Ｐに対する入力軸１６の回転中心線１６ａの距離Ｌ１６は、この固定基準面Ｐに対する中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａの距離Ｌ２６，Ｌ３１よりも小さく設定されている。請求項２の発明では、入力軸１６に支持した入力歯車１８と、中間軸２６，３１に支持した中間歯車２９，３０，３４，３５と、出力軸１９に支持した出力歯車２２とをコンパクトに配置してまとめることができる。従って、ケース４を含む電動遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。また、入力軸１６の回転中心線１６ａを出力軸１９の回転中心線１９ａと中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａとの間に配置したので、入力軸１６が高速回転しても入力軸１６を安定的に支持することができる。

請求項１または請求項２の発明を前提とする請求項３の発明においては、前記ケース４内に入れるオイルに代えて入力歯車１８と出力歯車２２と中間歯車２９，３０，３４，３５とにグリスを塗布している。請求項３の発明では、グリスの塗布によりケース４内におけるオイル潤滑が不要になるため、入力歯車１８と出力歯車２２と中間歯車２９，３０，３４，３５の回転時にオイルに対する回転抵抗がなくなる。

請求項３の発明を前提とする請求項４の発明において、前記出力軸１９は、ケース４に設けた挿通孔２４を通してケース４の外側へ突出され、この挿通孔２４の内周面と出力軸１９の外周面との間でオイルシールを付加しない軸受２０によりケース４に対し支持されている。請求項４の発明では、出力軸１９の回転抵抗が小さくなる。

請求項１から請求項４のうちいずれかの請求項の発明を前提とする請求項５の発明において、前記出力軸１９と出力歯車２２とはセレーション２３により互いに連結されて一体回転する。請求項５の発明では、剛性を高めて高トルクの伝達を可能にして減速比Ｒを大きくすることができる。

請求項１から請求項５のうちいずれかの請求項の発明を前提とする請求項６の発明において、前記入力歯車１８は転造により成形されている。請求項６の発明では、強度を高めるとともに歯面を滑らかにして低振動及び低騒音を可能にする。

請求項１から請求項６のうちいずれかの請求項の発明を前提とする請求項７の発明において、前記入力軸１６の回転中心線１６ａと出力軸１９の回転中心線１９ａと中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａとは前記固定基準面Ｐよりも下方に配置され、ケース４内には入力歯車１８と出力歯車２２と中間歯車２９，３０，３４，３５との下方で溜め室３６を設けている。請求項７の発明では、この溜め室３６にグリスや鉄粉などの落下物を溜めることができる。

請求項１から請求項７のうちいずれかの請求項の発明を前提とする第８の発明において、前記出力軸１９と中間軸２６，３１とはそれらの回転中心線２６ａ，３１ａの方向の両側で軸受２０，２１，２７，２８，３２，３３により支持され、前記出力歯車２２はこの両軸受２０，２１間で出力軸１９に支持されているとともに、前記中間歯車２９，３０，３４，３５はこの両軸受２７，２８，３２，３３間で中間軸２６，３１に支持されている。第８の発明では、剛性を高めて低振動及び低騒音を可能にする。

請求項１から請求項７のうちいずれかの請求項の発明または第８の発明を前提とする第９の発明において、前記入力軸１６の回転向きと出力軸１９の回転向きとは互いに逆向きになっている。第９の発明では、入力軸１６に生じるトルクによりケース４に発生する曲げモーメントと、出力軸１９に生じるトルクによりケース４に発生する曲げモーメントとが相反し、ケース４に発生する曲げモーメントを小さくすることができる。従って、その曲げモーメントの抑制分だけケース４の剛性を小さくしてケース４を含む電動遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。

請求項２の発明を前提とする第１０の発明において、前記中間軸は、前記入力歯車１８に噛み合う第一段従動側中間歯車２９を支持するとともに第二段原動側中間歯車３０を支持した第一中間軸２６と、前記出力歯車２２に噛み合う第三段原動側中間歯車３５を支持するとともにこの第二段原動側中間歯車３０に噛み合う第二段従動側中間歯車３４を支持した第二中間軸３１とを備え、この第一中間軸２６の回転中心線２６ａと第二中間軸３１の回転中心線３１ａとを互いに平行に配置した。第１０の発明では、入力歯車１８と第一段従動側中間歯車２９との間の第一段減速比Ｒ１と、第二段原動側中間歯車３０と第二段従動側中間歯車３４との間の第二段減速比Ｒ２と、第三段原動側中間歯車３５と出力歯車２２との間の第三段減速比Ｒ３とによる全減速比Ｒ（Ｒ＝Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３）を大きくすることができる。また、入力軸１６に支持した入力歯車１８と、第一中間軸２６に支持した第一段従動側中間歯車２９及び第二段原動側中間歯車３０と、第二中間軸３１に支持した第二段従動側中間歯車３４及び第三段原動側中間歯車３５と、出力軸１９に支持した出力歯車２２とをコンパクトに配置してまとめ、ケース４を含む電動遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。

第１０の発明を前提とする第１１の発明において、前記出力軸１９の回転中心線１９ａと入力軸１６の回転中心線１６ａとを通る想定面Ｑを挟む両側のうち、一方の側に第一中間軸２６の回転中心線２６ａを配置し、他方の側に第二中間軸３１の回転中心線３１ａを配置した。第１１の発明では、入力歯車１８と第一段従動側中間歯車２９及び第二段原動側中間歯車３０と第二段従動側中間歯車３４及び第三段原動側中間歯車３５と出力歯車２２とをコンパクトに配置してまとめることができる。従って、ケース４を含む電動遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。

請求項１から請求項７のうちいずれかの請求項の発明または第８の発明または第９の発明または第１０の発明または第１１の発明を前提とする第１２の発明において、前記遮断駆動機構３７は、前記出力軸１９に支持した連動歯車２５と、前記遮断腕４１を支持した往復回動軸３９に支持した往復動歯車４０とを互いに噛み合わせた歯車列３８を備えている。第１２の発明では、遮断駆動機構３７において遮断腕４１を支持した往復回動軸３９と電動遮断機用減速機１の出力軸１９との間の歯車列３８を簡略化して歯車列３８の伝動抵抗を小さくすることができる。

本発明は、ケース４を含む電動遮断機用減速機１の全体を小型化することができる。また、電動遮断機用減速機１内の回転抵抗が小さくなるので、停電時等の非常時に遮断腕４１を手動により起立させたり倒伏させたりする際に比較的軽い力で操作するともに、遮断腕４１をその自重により倒伏させることを可能にする。

以下、本発明の一実施形態にかかる電動遮断機用減速機について図面を参照して説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示す電動遮断機用減速機１は、図４に示す遮断機ボックス２内において、電動モータ３の出力側に連結されている。この電動遮断機用減速機１のケース４は、アルミニウムにより製造されて軽量化され、ケース本体５と一体的に設けられた取付台６の四隅部で前記遮断機ボックス２内の支持壁２ａに対しボルト７により取り付けられて固定されている。

図２に示すように、前記ケース本体５は表壁８と裏壁９とからなる。この表壁８には端面壁部１０と周壁部１１とが設けられているとともに、この裏壁９には端面壁部１２と周壁部１３とが設けられ、この周壁部１１の周縁部１１ａとこの周壁部１３の周縁部１３ａとがＯリング１４を挟んで互いに重合されてシール部１５になっている。

前記ケース本体５の裏壁９の端面壁部１２には電動モータ３の出力軸でもある入力軸１６がころがり軸受１７（玉軸受）により支持されている。この入力軸１６はケース本体５の円筒状内室５ａに挿入され、その内室５ａでこの入力軸１６の内端部には入力歯車１８が一体的に設けられている。この入力歯車１８は転造により成形されている。ちなみに、ころがり軸受１７の外側で端面壁部１２には電動モータ３の取付壁（図示せず）が嵌め込まれる取付凹所１２ａが設けられ、この取付壁にある挿通孔の内周面と入力軸１６の外周面との間にはオイルシールを付加しない軸受を設けている。

前記ケース本体５の表壁８の端面壁部１０には出力軸１９がオイルシールを付加しないころがり軸受２０（玉軸受）により支持され、ケース本体５の内室５ａに挿入されたこの出力軸１９の内端部がケース本体５の裏壁９の端面壁部１２でころがり軸受２１（ころ軸受）により支持されている。ケース本体５の内室５ａにおいてころがり軸受２０ところがり軸受２１との間でこの出力軸１９には出力歯車２２がセレーション２３により連結されて出力軸１９と一体回転する。この出力軸１９は表壁８の端面壁部１０に設けられた挿通孔２４を通してケース本体５の外側へ突出し、この出力軸１９の外端部には連動歯車２５が支持されて出力軸１９と一体回転する。ちなみに、ころがり軸受２０の外側で挿通孔２４の内周面と出力軸１９の外周面との間には前述したようにオイルシールがなく単に若干の隙間２４ａが生じたままとなっている。

図２に示す第一中間軸２６は、前記ケース本体５の内室５ａにおいて、ケース本体５の表壁８の端面壁部１０でころがり軸受２７（玉軸受）により支持されるとともに、ケース本体５の裏壁９の端面壁部１２でころがり軸受２８（玉軸受）により支持されている。ケース本体５の内室５ａでこの第一中間軸２６には図１（ｂ）及び図３に示すように前記入力歯車１８に噛み合う第一段従動側中間歯車２９がころがり軸受２８に隣接して支持されて第一中間軸２６と一体回転する。ケース本体５の内室５ａでこの第一中間軸２６には第二段原動側中間歯車３０が第一段従動側中間歯車２９に隣接して支持されて第一中間軸２６と一体回転する。

図２に示す第二中間軸３１は、前記ケース本体５の内室５ａにおいて、ケース本体５の表壁８の端面壁部１０でころがり軸受３２（玉軸受）により支持されるとともに、ケース本体５の裏壁９の端面壁部１２でころがり軸受３３（玉軸受）により支持されている。ケース本体５の内室５ａでこの第二中間軸３１には図１（ｂ）及び図３に示すように前記第二段原動側中間歯車３０に噛み合う第二段従動側中間歯車３４が第一段従動側中間歯車２９に隣接して支持されて第二中間軸３１と一体回転する。ケース本体５の内室５ａでこの第二中間軸３１には図１（ｂ）及び図３に示すように前記出力歯車２２に噛み合う第三段原動側中間歯車３５が第二段従動側中間歯車３４ところがり軸受３２との間でそれらに隣接して支持されて第二中間軸３１と一体回転する。

前記入力軸１６の回転中心線１６ａと出力軸１９の回転中心線１９ａと第一中間軸２６の回転中心線２６ａと第二中間軸３１の回転中心線３１ａとは、前記ケース４の取付台６が前記遮断機ボックス２内の支持壁２ａに接触する取付位置を通り且つ出力軸１９の回転中心線１９ａに平行な固定基準面Ｐよりも下方で、互いに平行に配置されている。この固定基準面Ｐに対するこの出力軸１９の回転中心線１９ａの距離Ｌ１９は、この固定基準面Ｐに対するこの入力軸１６の回転中心線１６ａの距離Ｌ１６よりも小さく設定されているとともに、この固定基準面Ｐに対する第一中間軸２６の回転中心線２６ａの距離Ｌ２６と第二中間軸３１の回転中心線３１ａの距離Ｌ３１よりも小さく設定されている。この距離Ｌ１６はこの距離Ｌ２６及び距離Ｌ３１よりも小さく設定されている。この距離Ｌ２６と距離Ｌ３１とは互いに等しく設定されている。前記出力軸１９の回転中心線１９ａと入力軸１６の回転中心線１６ａとを通る想定面Ｑを挟む両側のうち、一方の側に第一中間軸２６の回転中心線２６ａが配置されているとともに、他方の側に第二中間軸３１の回転中心線３１ａが配置され、この回転中心線２６ａと回転中心線３１ａとがこの想定面Ｑに対し線対称位置関係にある。

前記入力歯車１８と第一段従動側中間歯車２９と第二段原動側中間歯車３０と第二段従動側中間歯車３４と第三段原動側中間歯車３５と出力歯車２２とにはそれぞれ前記ケース本体５内に入れるオイルに代えてグリスが塗布されている。このケース本体５の内室５ａにはこの入力歯車１８と第一段従動側中間歯車２９と第二段原動側中間歯車３０と第二段従動側中間歯車３４と第三段原動側中間歯車３５と出力歯車２２との下方で溜め室３６が設けられている。この溜め室３６にはこの溜め室３６にグリスや鉄粉などの落下物を溜めることができる。この溜め室３６からの漏れは前記シール部１５により防止でき、このシール部１５でケース本体５を表壁８と裏壁９とに割ると、溜め室３６から落下物を取り出すことができる。

前記電動モータ３により入力軸１６が回転すると、その回転は入力歯車１８と第一段従動側中間歯車２９との間で減速されて第一中間軸２６に対し第一段減速比Ｒ１で伝達される。次に、第一中間軸２６の回転は第二段原動側中間歯車３０と第二段従動側中間歯車３４との間で減速されて第二中間軸３１に対し第二段減速比Ｒ２で伝達される。次に、第二中間軸３１の回転は第三段原動側中間歯車３５と出力歯車２２との間で減速されて出力軸１９に対し第三段減速比Ｒ３で伝達される。ちなみに、全減速比Ｒ（Ｒ＝Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３）は約１：１００に設定されている。この入力軸１６の回転向きと出力軸１９の回転向きとは互いに逆向きになっている。

図４に示すように、前記電動遮断機用減速機１の出力軸１９には遮断駆動機構３７が接続されている。この遮断駆動機構３７においては、この出力軸１９に支持された連動歯車２５と、往復回動軸３９を中心に往復回動する往復動歯車４０とを互いに噛み合わせた歯車列３８を備え、この往復回動軸３９には遮断腕４１が取り付けられている。この出力軸１９の回転により往復動歯車４０が連動歯車２５を介して閉向きへ回動すると、この遮断腕４１は倒伏して通路を閉じる。この出力軸１９の回転により往復動歯車４０が連動歯車２５を介して開向きへ回動すると、この遮断腕４１は起立して通路を開く。

本実施形態では、高減速比と小型化及び軽量化と低振動及び低騒音を可能にするばかりではなく、停電時等の非常時において、この遮断腕４１を手動により起立させたり倒伏させたりする際に軽い力で容易に操作することができるとともに、この遮断腕４１をその自重により倒伏させることもできる。また、遮断腕４１の開閉動に伴う慣性力の悪影響が小さくなって、遮断腕４１の自重に釣り合わせたバランスウェート等の操作補助機構を排除することも可能になる。

前記実施形態以外にも下記のように構成してもよい。
＊ 前記固定基準面Ｐに対する入力軸１６の回転中心線１６ａの距離Ｌ１６を、この固定基準面Ｐに対する中間軸２６，３１の回転中心線２６ａ，３１ａの距離Ｌ２６，Ｌ３１よりも大きく設定する。

＊ 電動遮断機用減速機１のケース４においてケース本体５と一体的に設けられた取付台６の形状については、本実施形態のようなベースタイプでも、図示しないフランジタイプでもよい。

＊ 中間軸２６，３１の本数を変更して減速段数を変更する。
＊ 入力歯車１８や中間歯車２９，３０，３４，３５を変更して減速比を変更する。

（ａ）は本実施形態にかかる電動遮断機用減速機を示す側面図であり、（ｂ）は同じく正面図である。 図１（ｂ）で出力軸の回転中心線と入力軸の回転中心線と第一中間軸の回転中心線と第二中間軸の回転中心線とを順次結んで切断したＡ−Ａ部分断面図である。 図２の歯車列を概略的に示す斜視図である。 上記電動遮断機用減速機に接続された遮断駆動機構と遮断腕とを概略的に示す正面図である。

符号の説明

１…電動遮断機用減速機、３…電動モータ、４…ケース、１６…入力軸、１６ａ…回転中心線、１８…入力歯車、１９…出力軸、１９ａ…回転中心線、２０…軸受、２２…出力歯車、２３…セレーション、２４…挿通孔、２４ａ…隙間、２６…第一中間軸、２６ａ…回転中心線、２９…第一段従動側中間歯車、３０…第二段原動側中間歯車、３１…第二中間軸、３１ａ…回転中心線、３４…第二段従動側中間歯車、３５…第三段原動側中間歯車、３６…溜め室、３７…遮断駆動機構、４１…遮断腕、Ｐ…固定基準面、Ｌ１９…出力軸の回転中心線の距離、Ｌ１６…入力軸の回転中心線の距離、Ｌ２６…第一中間軸の回転中心線の距離、Ｌ３１…第二中間軸の回転中心線の距離。

Claims (7)

1. ケース内で、電動モータの回転が入力される入力軸と、遮断腕を往復回動させる遮断駆動機構に連動する出力軸と、この入力軸に支持した入力歯車に噛み合う中間歯車を支持した中間軸と、この出力軸に支持した出力歯車に噛み合う中間歯車を支持した中間軸とを設けた電動遮断機用減速機において、前記入力軸の回転中心線と出力軸の回転中心線と中間軸の回転中心線とを互いに平行に配置するとともに、前記ケースを取り付けて固定する際の固定基準面に対するこの出力軸の回転中心線の距離は、この固定基準面に対するこの入力軸の回転中心線の距離よりも小さく設定されているとともに、この固定基準面に対するこの中間軸の回転中心線の距離よりも小さく設定されていることを特徴とする電動遮断機用減速機。
2. 前記固定基準面に対する入力軸の回転中心線の距離は、この固定基準面に対する中間軸の回転中心線の距離よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動遮断機用減速機。
3. 前記ケース内に入れるオイルに代えて入力歯車と出力歯車と中間歯車とにグリスを塗布することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動遮断機用減速機。
4. 前記出力軸は、ケースに設けた挿通孔を通してケースの外側へ突出され、この挿通孔の内周面と出力軸の外周面との間でオイルシールを付加しない軸受によりケースに対し支持されていることを特徴とする請求項３に記載の電動遮断機用減速機。
5. 前記出力軸と出力歯車とはセレーションにより互いに連結されて一体回転することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれかの請求項に記載の電動遮断機用減速機。
6. 前記入力歯車は転造により成形されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれかの請求項に記載の電動遮断機用減速機。
7. 前記入力軸の回転中心線と出力軸の回転中心線と中間軸の回転中心線とは前記固定基準面よりも下方に配置され、ケース内には入力歯車と出力歯車と中間歯車との下方で溜め室を設けることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれかの請求項に記載の電動遮断機用減速機。

Images